Расширитель для бурения горизонтальных скважин

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к оборудованию для бестраншейной прокладки трубопроводов. Цель - расширение эксплуатационных возможностей при одновременном повышении надежности. Расширитель включает шнековый буровой став 10, размещенный внутри цилиндрического лотка 1 с окном 2 и грунтоотбойной лопастью (Л). Внутри подшипникового узла размещен приводной вал 5, к которому посредством крестовины 6 крепится режущепогрузочный барабан (РПБ) с передней 8 и задней 9 стенками. В грунтоотбойной Л выполнена полость, которая трубопроводом 19 соединена с коллектором (К) 20. жестко прикрепленным к наружной поверхности цилиндрического лотка соосно с шарнирным соединением. К К 20 присоединены нагнетательные трубопроводы 21 для подачи жидкости или сжатого газа, а полость К 20 имеет сопла, выполненные в виде щели Перед бурением производится монтаж расширителя , одной из операций которого является перевод грунтоотбойной Л из сложенного в раскрытое состояние. Расширитеть имеет механизм фиксации грунтоотбойной Л в сложенном и раскрытом состоянии, состоящий из рычага, прикрепленного к оси шарнирного соединения. В раскрытом состоянии периферийная очищаемая кромка Л не пает за диаметр внутренней поверхности РПБ 7. В сложенном состоянии Л размещена в окне 2 и не выступает за наружною цилиндрическую поверхность лотка I, а выступающая часть шарнирного соединения вписана в плоскости вращения в габариты окна РПБ 7 3 з п ф-лы 7 ил tЈ (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„. 1631154 (51)5 Е 21 В 7/28

1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMV СВИДЕтеЛьСтВУ

;; кг.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4636067/03 (22) 12.01.89 (46) 28.02.91. Бюл. № 8 (71) Кузбасский политехнический институт (72) М. С. Сафохин, Л. Е. Маметьев, А. Н. Ананьев и С. М. Карпенко (53) 622.233.051.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 604985, кл. Е 21 В 7/28, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 592975, кл. Е 21 В 7/28, !976. (54) РАСШИРИТЕЛЬ ДЛЯ БУРЕНИЯ

ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к горному делу, а именно к оборудованию для бестраншейной прокладки трубопроводов. Цель — расширение эксплуатационных возможностей при одновременном повышении надежности.

Расширитель включает шнековый буровойстав 10, размещенный внутри цилиндрического лотка I с окном 2 и грунтоотбойной лопастью (Л) . Внутри подшипникового узла размещен приводной вал 5, к которому посредством крестовины 6 крепится режущепогрузочный барабан (РПБ) с передней 8 и

Изобретение относится к горному делу, а именно к оборудованию для бестраншейной прокладки трубопроводов.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей при одновременном повышении надежности.

На фиг. 1 показан расширитель, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 — узел I на фиг. 1; на фиг. " и 6 — узел II на фиг. 3; на фиг. 7 — разрез В-B на фиг. 3.

Расширитель горизонтальных скважин имеет цилиндрический приемный лоток 1 с окном 2 и грунтоотбойной лопастью 3, а также подшипниковый узел 4. Внутри подшип2 задней 9 стенками. В грунтоотбойной Л выполнена полость, которая трубопроводом 19 соединена с коллектором (К) 20.жестко прикрепленным к наружной поверхности цилиндрического лотка соосно с шарнирным соединением. К К 20 присоединены нагнетательные трубопроводы 21 для подачи жидкости или сжатого газа, а полость К 20 имеет сопла, выполненные в виде щели. Перед бурением производится монтаж расширителя, одной из операций которого является перевод грунтоотбойной Л из сложенного в раскрытое состояние. Расширитель имеет механизм фиксации грунтоотбойной Л в сложенном и раскрытом состоянии, состоящий из рычага, прикрепленного к оси шарнирного соединения. В раскрытом состоянии периферийная очищаемая кромка Л не выступает за диаметр внутренней поверхности

РПБ 7. В сложенном состоянии Л размещена в окне 2 и не выступает за наружную цилиндрическую поверхность лотка !, а выступающая часть шарнирного соединения вписана в плоскости вращения в габариты окна РПБ 7. 3 з. и. ф-лы. 7 ил. никового узла размещен приводной вал 5, к которому посредством крестовины 6 крепится режуще-погрузочный барабан 7 с передней 8 и задней 9 стенками. Со стороны лотка к приводному валу крепится секция шнекового бурового става 10. Передняя стенка барабана имеет окна 11, к граням которых прикреплены режущие ножи 12. Барабан имеет грунтонесущую полость 13.

Грунтоотбойная лопасть прикреплена к грани окна лотка посредством шарнирного соединения 14 и имеет периферийную 15 и боковые 16 и 7 очищающие кромки. В грунтоотбойной лопасти выполнена полость 18, которая трубопроводом 19 соединена с кол1631154

3 лектором 20, жестко прикрепленным к наружной поверхности цилиндрического лотка соосно с шарнирным соединением 14. К коллектору присоединены нагнетательные трубопроводы 21 для подачи жидкости или сжатого газа. Полость 18 снабжена соплами 22, которые могут быть расположены на периферийной очищающей кромке, выполнены в виде щели, перекрывающей рабочую ширину грунтоотбойной лопасти, и направлены либо от периферии барабана к центру вдоль рабочей поверхности грунтоотбойной лопасти (фиг. 5), либо встречно направлению вращения барабана (фиг. 6).

Сопла могут быть также расположены на боковых считающих кромках, выполнены в виде щели и направлены к передней и задней стенкам барабана встречно направлению его вращения (фиг. 7) . Расширитель имеет механизм фиксации грунтоотбойной лопасти в сложенном и раскрытом состоянии, состоящем из рычага 23, жестко прикрепленного к оси шарнирного соединения 14, пальца-фиксатора 24 с пружиной 25, установленного на рычаге с возможностью осевого перемещения, и двух отверстий 26 и 27 на торцовой части лотка для размещения в одном из них пальца-фиксатора. В сложенном состоянии грунтоотбойная лопасть 3 размещена в окне 2 лотка и не выступает за наружную цилиндрическую поверхность лотка, а выступающая часть шарнирного соединения 14 вписана в плоскости вращения в габариты окна 11 режуще-погрузочного барабана 7, а в раскрытом состоянии периферийная счищаемая кромка 15 грунтоотбойной лопасти 3 не выступает за диаметр внутренней поверхности режуще-погрузочного барабана 7.

Расширитель горизонтальных скважин работает следующим образом.

Перед бурением производят монтаж расширителя, одной из операций которого является перевод грунтоотбойной лопасти из сложенного в раскрытое состояние. Для этого палец-фиксатор 24 извлекается из отверстия 26, грунтоотбойную лопасть 3 поворачивают посредством рычага 23 и фиксируют в раскрытом состоянии пальцем-фиксатором

24, заводя его в отверстие 27 посредством пружины 25. При таком способе установки грунтоотбойной лопасти не требуется применения какого-либо дополнительного оборудования, например специального цилиндрического лотка для бурения обратным ходом, -a также сварочного аппарата, устройств, фиксирующих грунтоотбойную лопасть в момент варки, и т. д. Кроме того, повышается безопасность работ и снижается время, затрачиваемое на монтаж расширителя.

Во время бурения поступательное движение передается от механизма подачи буровой машины через обсадную колонну, цилиндрический приемный лоток 1, подшипниковый

55 узел 4 приводному валу 5, к которому от механизма вращателя буровой машины через секцию шнекового бурового става 10 передается вращательное движение. Далее вра.щательное и поступательное движение передается от приводного вала 5 через крестовину 6 режуще-погрузочному барабану 7.

Жидкость или сжатый газ поступает от специальных устройств через нагнетательные трубопроводы 21, коллектор 20, трубопровод 19, полость 18, сопла 22 в режуще-погрузочный барабан 7, смывая при этом рабочую поверхность грунтоотбойной лопасти 3 (фиг. 5), внутреннюю поверхность режущепогрузочного барабана 7 (фиг. 6) или переднюю 8 и заднюю 9 стенки барабана (фиг. 7).

Разрушенный режущими ножами 12 грунт поступает через окна 11 в грунтонесущую полость 13, где под действием центробежных сил движется по направлению к грунтоотбойной лопасти 3. При этом выходящие из сопел 22 периферийной 15 и боковых 16 и 17 счищающих кромок направленные потоки жидкости или сжатого газа препятствуют налипанию грунта на внутреннюю поверхность барабана 7 (фиг. 6), переднюю 8 и заднюю 9 стенки барабана (фиг. 7), а также на рабочую поверхность грунтоотбойной лопасти 3 (фиг. 5), чем улучшают качество погрузки разрушенного грунта в окно 2 лотка 1.

При бурении без налипания грунта в расширителе значительно снижаются нагрузки в приводе вращателя, кроме того. исключается возможность заштыбовки расширителя и необходимость демонтажа буровой колонны для его очистки.

Предлагаемое устройство отличается от прототипа, в котором периферийная 15 и боковые и считающие кромки подвижно сопряжены соответственно с внутренней поверхностью барабана, передней и задней стенками. В этом случае любой незначительный перекос расширителя, что происходит при встрече с преградой, изгибе бурового става и опор подшипникового узла, может приве -.и к заклиниванию грунтоотбойной лопасти в расширителе и динамическому удару в приводе вращателя. В предложенном варианте грунтоотбойная лопасть может не касаться барабана и очистка внутренней поверхности барабана, передней и задней стенок происходит не за счет соскребания грунта с этих поверхностей грунтоотбойной лопастью, а посредством удаления гру,п а направленными потоками жидкости или сжатого газа. В этом случае наличие зазоров между гранями грунтоотбойной лопасти и внутренней поверхностью барабана, передней и задней стенками позволяет исключитьдинамические удары не только при отклонениях расширителя, но также и при попадании .в режущие окна барабана негабаритов.

1631154

При демонтаже расширителя грунтоотбоиную лопасть 3 переводят из раскрытого в сложенное состояние, для чего производят действия, обратные производимым при монтаже, В данном случае существенным преимуществом является то, что в предлагаемом устройстве нет необходимости применять дополнительные приспособления, такие как устройства для резки металла или специальный цилиндрический лоток для бурения прямым ходом. Соосность расположения коллектора 20 и шарнирного соединения 14 позволяет неоднократно использовать один и тот же коллектор для подачи жидкости или сжатого газа как при прямом, так и при обратном ходе бурового става. В первом случае грунтоотбойная лопасть 3 находится в сложенном состоянии и является крышкой окна 2 лотка 1, предотвращая осыпания стенок скважины в зону шнекового бурового става. Во втором случае грунтоотбойная лопасть находится в раскрытом состоянии и выполняет свою основную функцию, описанную выше.

Формула изобретения

1. Расширитель для бурения горизонтальных скважин, включающий шнековый буровой став, размещенный внутри цилиндрического лотка с окном, прикрепленный к нему барабан с режущими ножами на передней стенке, грунтоотбойной лопастью, присоединенной к лотку на грани окна, и задней стенкой, к которой прикреплен подшипниковый узел с размещенным в нем приводным валом, соединенным с буровым ставом, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей при одновременном повышении надежности, он снабжен коллектором для подачи рабочего агента, а в грунтоотбойной лопасти выполнена полость и сопло, сообщенное с полостью и наружным пространством, при этом грунтоотбойная лопасть установлена шарнирно с возможностью фиксации в раскрытом и сложенном состоянии и размещения в сложенном состоянии в проеме окна без выступа за наружную цилиндрическую поверхность лотка, а коллектор соединен посредством трубопровода с полостью грунтоотбойной лопасти и расположен соосно с ее шарниром.

2. Расширитель по п. 1, отличающийся тем, что сопло выполнено в виде щели длиной, равной ширине рабочей поверхности грунтоотбойной лопасти, и направлено от периферии лопасти к центру вдоль рабочей поверхности грунтоотбойной лопасти.

3. Расширитель по п. 1, отличающийся тем, что сопло расположено на передней кромке, выполнено в виде щели длиной, равной ширине рабочей поверхности грунтоотбойной лопасти, и направлено вдоль оболочки барабана.

4. Расширитель по п. 1, отличающийся тем, что выполнены допол нител ьные щелевые сопла, которые расположены на боковых кромках и направлены к передней и задней стенкам барабана обратно направлению вращения барабана.

1631 154

А -A

1631154

Rll2, 5

Составитель Л. Черепенкина

Реда кто р М. Ци тки н а Техред A. Кравчук Корректор С. Шевкун

Заказ 527 Тираж 369 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

I 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, О!